雜質對奈米碳管束儲氫量影響之分子動力學研究

A molecular dynamic study of hydrogen storage for impurities embedded in carbon nanotubes

李俊傑(Chun-Chieh Li)

指導教授 ： 呂助增

國立清華大學/理學院/物理學系/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2008.00531

摘要

本文主要是針對燃料電池研發的核心問題 － 儲氫材料方面的研究。
以奈米碳管作為儲氫媒介的時候，往往會有許多雜質存在碳管
之中，而目前的碳管儲氫模擬文獻中，都是以完美碳管結構作為研究
對象，沒有考慮到雜質的影響。而本文便是以分子動力學方法模擬雜
質存在對多根單壁奈米碳管儲放氫氣的影響。
本研究先在計算機中建構由(8,8),(10,10),(12,12),(22,0),(24,0)結構單壁奈米碳管組成的方陣排列單壁奈米碳管束，再以 Lennard-Jones potential (遠程吸引力) 作為氫氣和儲氫模擬系統中其他物質的作用勢能形式，探討雜質(鐵)數量在0,10,20,40,60個時物理吸附儲氫的情形。而在本文中也會改變熱力學環境變數－溫度、壓力，來探討奈米碳管束的釋氫能力，進而希望能夠提供以奈米碳管作為燃料電池儲氫媒介時的建議。
從模擬結果顯示，多根奈米碳管系統之儲氫部位，主要是在碳管
管壁之間。而雜質對奈米碳管束的釋氫重量百分比的引響不大，以將
碳管從 100K低溫，15MPa 高壓加熱到323K，3MPa低壓時為例，釋氫重量百分比最大差別為 3.1 wt%。而同樣條件下，釋氫能力則是以管徑小的單璧奈米碳管表現較好，其釋氫量的極大值 13.6 wt %出現在
無雜質的(10,10)結構多根單璧奈米碳管。

關鍵字

奈米碳管 ； 儲氫 ； 分子動力學

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無資料

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參考文獻

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